Question

煤的氣化是高效、清潔地利用煤炭的重要途徑之一．
（1）在25⁰C 101kPa時，H₂與0₂化合生成1mol H₂O（g）放出241.8kJ的熱量，其熱化學(xué) 方程式為

 

又知：①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol
②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ/mol
焦炭與水蒸氣反應(yīng)是將固體煤變?yōu)闅怏w燃料的方法，C（s）+H₂O（g）?CO（g）+Hi（g）△H=

 

kj/mol．
（2）CO可以與H₂CXg）進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0在恒容密閉容器中，起始時n（H₂0）=0.20mol，n（CO）=0.10mol，在800⁰C時達(dá)到平衡狀態(tài)，K=1.0，則平衡時，容器中CO的轉(zhuǎn)化率是（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）．
（3）工業(yè)上從煤氣化后的混合物中分離出H₂，進(jìn)行氨的合成，已知反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）

催化劑

2NH₃（（g） （△H＜0）在等容條件下進(jìn)行．改變其他反應(yīng)條件，在I、II、III階段體 系中各物質(zhì)濃度隨時間變化的曲線如圖所示：

①N₂的平均反應(yīng)速率v₁（N₂）、v_II（N₂）、v_III（N₂）從大到小排列次序?yàn)?!--BA-->

 

；
②由第一次平衡到第二次平衡，平衡移動的方向是

 

，采取的措施是

 

③比較第II階段反應(yīng)溫度（T₂）和第III階段反應(yīng)速度（T₃）的高低：T₂

 

T₃填“＞、=、＜”判斷的理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法寫出，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)焓變；依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式，結(jié)合消耗量除以起始量計(jì)算轉(zhuǎn)化率；
（3）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率為單位時間濃度的變化值，可計(jì)算三個階段用氮?dú)獗硎镜幕瘜W(xué)反應(yīng)速率，據(jù)此判斷；第二階段氨氣是從0開始的，瞬間氮?dú)�、氫氣濃度不變，因此可以確定第一次平衡后從體系中移出了氨氣，即減少生成物濃度，平衡正向移動；此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，平衡的移動只能減弱改變，不能抵消改變；

解答：解：（1）在25⁰C 101kPa時，H₂與0₂化合生成1mol H₂O（g）放出241.8kJ的熱量，其熱化學(xué)方程式為H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol；
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol
②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ/mol
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol
依據(jù)蓋斯定律①-②-③，得到焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3KJ/mol；
故答案為：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol，+131.3；
（2）CO可以與H₂O（g）進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0在恒容密閉容器中，起始時n（H₂0）=0.20mol，n（CO）=0.10mol，在800⁰C時達(dá)到平衡狀態(tài)，K=1.0，則平衡時，設(shè)一氧化碳轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量為x，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式；
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 0.10     0.20     0        0
變化量（mol）  x        x       x         x
平衡量（mol）0.10-x    0.20-x    x        x
K=

x2

(0.10-x)(0.20-x)

=1
計(jì)算得到x=

1

15

mol，
容器中CO的轉(zhuǎn)化率=

1 15

0.10

×100%=66.7%；
故答案為：66.7%；
（3）①．v_Ⅰ（N₂）=

1mol/L

20min

=0.05mol/（L?min），v_Ⅱ（N₂）=

1mol/L-0.62mol/L

15min

=0.0253mol/（L?min），
v_Ⅲ（N₂）=

0.62mol/L-0.5mol/L

10min

=0.012mol/（L?min），
故N₂的平均反應(yīng)速率v_Ⅰ（N₂）＞v_Ⅱ（N₂）＞v_Ⅲ（N₂）；
故答案為：v_Ⅰ（N₂）＞v_Ⅱ（N₂）＞v_Ⅲ（N₂）；
②．由第一次平衡到第二次平衡，氨氣是從0開始的，瞬間氮?dú)�、氫氣濃度不變，因此可以確定第一次平衡后從體系中移出了氨氣，即減少生成物濃度，平衡正向移動；
故答案為：正反應(yīng)方向，從反應(yīng)體系中移出產(chǎn)物氨氣；
③．第三階段的開始與第二階段的平衡各物質(zhì)的量均相等，根據(jù)氮?dú)�、氫氣的量減少，氨氣的量增加可判斷平衡是正向移動的，根據(jù)平衡開始時濃度確定此平衡移動不可能是由濃度的變化引起的，另外題目所給條件容器的體積不變，則改變壓強(qiáng)也不可能，因此一定為溫度的影響，此反應(yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，可以推測為降低溫度，因此達(dá)到平衡后溫度一定比第二階段平衡時的溫度低；
故答案為：＞，此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象、化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡影響因素等，難度中等，學(xué)生容易只考慮改變瞬間各物質(zhì)的濃度，不注意平衡時各物質(zhì)濃度的變化量．